NL8003698A - Halogeengloeilamp. - Google Patents

Description

·* » * PHN 9782 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven "Halogeengloeilamp"

De uitvinding heeft betrekking op een halogeengloeilanp met een vakuumdicht gesloten, glazen lampvat, dat gevuld is met een brocm-houdend inert gas en waarin een wolfraam gloeilichaam is opgesteld, verbonden met in hoofdzaak uit wolfraam bestaande inwendige strocmge-5 leiders die zich vanuit de wand van het lampvat uitstrekken. Een dergelijke lamp is bekend uit het Amerikaanse octrooischrift 3.470.410.

Dit octrooischrift vermeldt, dat de strocmgeleiders die binnen het lampvat stroom toevoeren aan het gloeilichaam zodanig door broom kunnen worden aangetast, dat ze breken en de lamp dooft. Het octrooi-10 schrift biedt hiervoor een oplossing, die daarin bestaat, dat de stroomgeleiders cmwonden worden met wolfraamdraad, waardoor een geleidelijke temperatuursval over die strocmgeleiders wordt gecreëerd.

De genoemde aantasting resulteert in transport van wolraam van lagere naar hogere temperatuur. Bestaat een strocmgeleider uit een 15 schroef lijnvormige draad, dan wordt wolfraam weggenomen van relatief koude windingen en afgezet op meer nabij het gloeilichaam gelegen, relatief warme windingen.

Gebleken is, dat behalve deze aantasting, waarbij een winding -of, in het algemeen, een plaats met een bepaalde temperatuur - homogeen 20 wordt aangetast, nog een tweede vorm van aantasting optreedt. Deze keurt tot uitdrukking in het ontstaan van putten of kraters, die verspreid liggen over een gebied waar de temperatuur tijdens bedrijf inligt tussen circa 600 en 1300°C. Deze tweede vorm van aantasting zal hierin verder worden aangeduid met putvorming.

25 Zeer opmerkelijk is, dat hoewel putvorming voorkomt in een groot temperatuursgebied dat aan de bovenzijde vrij scherp begrensd is, putvorming toch zeer plaatselijk optreedt. Is op een zekere plaats een krater in een strocmgeleider ontstaan, dan is de doorsnede van die strocmgeleider ter plaatse van de krater meestal volledig gaaf diametraal 30 tegenover de krater, terwijl de temperatuur daar toch gelijk is aan die van de plaats waar de krater is ontstaan.

Putvorming is een ernstig probleem, vooral bij lampen net een lange berekende levensduur, aangezien deze aantasting reeds na circa 800 3 6 98 « 9 PHN 9782 2 100 bedrijf sur en zover voortgeschreden kan zijn dat een krater ter diepte van bijvoorbeeld 80% van de diameter van de strocmgeleider is ontstaan en de stroangeleider breekt of door smelt.

De uitvinding beoogt halogeen gloeilampen te verschaffen, waar-5 bij putvormige aantasting van de inwendige stroomgeleiders effektief wordt onderdrukt.

Dit oogmerk wordt bij halogeengloeilampen van de in de openingsparagraaf genoemde soort daardoor gerealiseerd dat inwendige stroomgeleiders althans aan hun oppervlak bestaan uit wolfraam met ten-10 minste 0,1 gew.% rhenium.

Gebleken is, dat rhenium, in een dergelijk kleine hoeveelheid aanwezig, putvorming drastisch beperkt. Met 1 gew.% rhenium is de put-vorming nog slechts zeer oppervlakkig, terwijl met 3 gew.% rhenium in het geheel geen putvorming werd waargenomen. Dat laatste ward ook gels vonden voor wolfraam met 27 gew.% rhenium en voor puur rhenium. Aangezien rhenium zeer duur is, zal men kiezen voor wolfraam met het laagste rheniumgehalte dat onder de gegeven omstandigheden een voor praktische toepassing bevredigend resultaat geeft, dat wil zeggen putvorming zodanig onderdrukt, dat deze aantasting niet de oorzaak van einde levens-20 duur is. In verreweg de meeste larnptypen kiest men op die grond voor een rheniumgehalte van 1-3 gew.%. In geval de inwendige stroomgeleiders dik zijn in verhouding tot de diameter van de draad waaruit het gloei-lichaam is gewonden, de halogeenconcentratie in de lamp tijdens bedrijf laag is of de berekende levensduur van de lamp kort, kan voor een 25 rheniumgehalte van 0,1 gew.% of hoger gekozen worden.

Het mechanisme dat aan putvorming ten grondslag ligt is onopgehelderd gebleven. Van verontreinigingen als zwavel, ijzer, kalium, natrium, koolstof, silicium, die in voor gloeilichamen gebruikt wolfraam voorkomen, kon geen effekt op putvorming worden aangetoond. Van een 30 groot aantal elementen, waartoe zirkoon, tantaal, niobium, molybdeen, platina en het chemisch nauw aan rhenium verwante osmium behoren, werd geen enkele invloed cp putvorming gevonden. Het is daarom des te verrassender, dat zeer kleine hoeveelheden rhenium effektief zijn gebleken. Het feit dat het mechanisme van putvorming onopgehelderd bleef, brengt 35 mee dat ook de werking van rhenium onbekend is gebleven. Vastgesteld werd wel, dat rhenium aan het te beschermen oppervlak aanwezig moet zijn. Dat rhenium geen effekt heeft als het zich bevindt qp een andere plaats in de lamp, bleek uit een experiment waarbij qp een inwendige 800 3 6 98 PHN 9782 3 stroongeleider uit rheniumvrij wolfraam een stukje rheniumdraad was gelast en waarbij die inwendige stroongeleider naast de lasplaats toch putvorming vertoonde.

De lamp volgens de uitvinding kan in verscheidene vormen 5 zijn uitgevoerd. De inwendige stroongeleiders kunnen zich beide (of elk) door een (respektieve) vakuumdichte afsluiting in de wand van het lampvat tot buiten het lampvat uitstrekken, doch anderszins kunnen zij gelast zijn aan een respektieve in die afsluiting (en) cpgencmen metaalfolie, waaraan tevens een respektieve zich tot buiten het lampvat 10 uitstrekkende uitwendige stroongeleider is gelast.

Het lampvat kan bestaan uit een hardglas, zoals alkalialumino-borosilicaatglas, dan wel uit glas met een hoger SiC^-gehalte, bijvoorbeeld een gehalte van 95 gew.% of meer, zoals kwartsglas.

Een grote verscheidenheid aan inwendige stroongeleiders kan in 13 de lampen worden toegepast. Zo kunnen geheel of gedeeltelijk schroeflijnvormig gewonden draden worden gebruikt, die elk met een einde cm of in een respektief einde van het gloeilichaam zijn geschroefd. Anderszins kunnen rechte draden worden gebruikt die bijvoorbeeld aan hun .in het lampvat uitstekende einde elk met een draad schroeflijnvormig 20 croonden kunnen zijn cm ze met dat einde in een respektief einde van het gloeilichaam te kunnen schroeven. Bij deze laatste konstruktie kan ook de omwindende draad rhenium bevatten, doch aangezien die geen dragende funktie heeft en bovendien tijdens bedrijf een temperatuur heeft van meer dan 1300°C, waarbij putvorming dus niet optreedt, kan 25 die draad evengoed uit rheniuravrij wolfraam bestaan.

In een andere uitvoeringsvorm bestaat de inwendige strocmge-leider uit een schroeflijnvormig gewonden draad, die althans aan zijn binnen het lampvat uitstékende einde cm een been van het gloeilichaam is aangebracht.

30 De inwendige stroongeleiders kunnen uit massief wolfraam/ rhenium bestaan, dan wel uit een wolfraamkem waarop rhenium is aangebracht bijvoorbeeld door chemical vapour deposition. Het rhenium kan vervolgens in het wolfraam gediffundeerd zijn. Een andere mogelijkheid cm het wolfraam/rhenium materiaal te vervaardigen is ioneniinplantatie 35 van rhenium in wolfraam.

De lamp volgens de uitvinding kan op de gebruikelijke wijze worden vervaardigd en van zijn gasvulling worden voorzien. Daarbij kan het broom als zodanig samen met inert gas en bij voorkeur een tenminste 800 3 6 90 PHN 9782 4 equivalente hoeveelheid waterstof worden gedoseerd, doch alternatief in de vorm van broanwaterstof of gebroneerde koolwaterstof, zoals bijvoorbeeld irethyleenbrard.de, dat bij het eerste branden van de lamp ontleedt en broon-waterstof geeft, hetgeen tijdens bedrijf van de 5 lamp althans ten dele dissocieert.

Opgernerkt wordt dat uit het Britse octrooischrift 1.053.020 vakuumlampen en lampen die uitsluitend met inert gas gevuld zijn bekend zijn, waarbij het gloeilichaam uit wolfraam/rhenium bestaat. Aan dit octrooischrift kan geen oplossing voor het putvormungprobleem warden 10 ontleend: niet alleen bevatten de bekende lampen geen broan, maar ook wordt over de aard van de inwendige stroangeleiders gezwegen.

Voorts wordt opgernerkt, dat uit het Amerikaanse octrooischrift 3.392.299 een jodiumlamp bekend is, waarbij op een wolfraam/rhenium gloeilichaam tussen diens einden wolfraam/rhenium steunen zijn aange-15 bracht. Ook dit octrooischrift vermeldt niets ontrent de aard van de in het gloeilichaam gestoken inwendige stroangeleiders. Aangezien bovendien in lampen met een wolf raam-j odiumoyclus putvorming evenmin optreedt als in vakuumlampen en met inert gas gevulde lampen, is ook aan dit octrooischrift geen oplossing voor het probleem van putvorming 20 te ontlenen.

De lamp volgens de uitvinding kan ondermeer worden toegepast als floodlight lamp, infrarood straler, foto-opnane lamp e.d.

Uitvoeringsvormen van lampen volgens de uitvinding warden in de tekening getoond. Daarin is 25 fig. 1 een lamp in aanzicht; fig. 2 een andere uitvoeringsvorm in aanzicht; fig. 3 een sterk vergroot detail van een konventionele lamp.

De lamp van fig. 1 heeft een kwartsglazen lampvat 1 vakuumdicht afgesloten met knepen 2, waarin molybdeenfolies 3 zijn opgenoten, waar-30 aan uitwendige stroangeleiders 4 zijn gelast. In het lampvat is een cc gloeilichaam 5 van wolfraam opgesteld, met welks uiterste windingen 7 en 8 schroeflijnvormig gewonden inwendige stroangeleiders 6 van wolfraam met 1 gew.% rhenium met een draaddiameter van 500^um in ingrijping zijn. Het gloeilichaam is tussen zijn einden door een steun 9 van wolfraam-35 draad gecentreerd. Een recht einde 10 van de inwendige stroangeleiders 6 is aan de metaalfolies 3 gelast. De lamp is gevuld met 2,5 bar Ar waaraan 0,3 vol.% CH2Br2 is toegevoegd, dat bij het eerste ontsteken van de lamp ontleedt en broanwaterstof geeft. De lamp nam een vermogen 800 3 6 98 w PHN 9782 5 op van 500 W. Bij het einde van zijn levensduur brandde het gloei-lichaam door. De inwendige strocmgeleiders waren toen nog in takt en vertoonden slechts zeer geringe, oppervlakkige putvorming.

De in fig. 2 getoonde lamp heeft een hardglazen lampvat 21 net 5 vakuumdichte afsluitingen 22, waardoorheen een 800^um dikke wolfraam-draad 23 net 0,1 gew.% rhenium, die binnen de lamp een inwendige strocmgeleider 25 vormt naar het gloeilichaaro 26 loopt, dat een wolfraany'rhenium steun 29 heeft. De draad 23 heeft wolfraamdraad windingen 24, die met het gloeilichaam 26 in ingrijping zijn. De draad 10 23 is over een deel van zijn lengte bekleed met een laag hardglas 27, waarop de vakuumdichte afsluiting 22 van het lampvat 21 gerealiseerd is. De lamp is gevuld met Ar, dat 0,6 vol.%HBr bevat.

De lamp nam een vermogen qp van 1000 W. Einde levensduur werd bereikt door breuk van het gloeilichaam na het berekende aantal brand-15 uren. De inwendige stroomgeleiders waren toen nog in takt. Zij vertoonden in vergelijking net gelijksoortige lampen met rheniumvrije inwendige stroomgeleiders een zeer sterk gereduceerde mate van putvorming.

In fig. 3 is 31 het lampvat van een 220 V 1500 W schijnwerper-lamp met een kneepafdichting 32, waarin een molybdeenfolie 33 is opge-2o nonen, waaraan een inwendige strocmgeleider 34 van wolfraam is gelast. Op het vrije einde van deze stroomgeleider 34 was wolfraamdraad met een diameter van 235^um gewonden, waarvan de windingen in ingrijping waren met het gloeilichaam. De tekening toont de toestand van de inwendige strocmgeleider na 1000 branduren op ontwerpspanning, waarbij de in-25 wendige geleider zich bevond in 2,5 bar (bij 300°K) Ar, waaraan 0,6 vol.% HBr was toegevoegd. Behalve een reeks kleine ondiepe putten 35, is een grote en zeer diepe put 36 zichtbaar. Diametraal tegenover deze put is geen aantasting zichtbaar. Ter plaatse van deze put 36 is de dikte van de inwendige strocmgeleider verminderd van 500 tot circa 30 100^um, dat wil zeggen veel kleiner gewonden dan de diameter van de gloeidraad van de lamp (250^um), waardoor de kans op breuk of doorsmelten groot geworden is. Eenzelfde lamp met inwendige stroomgeleiders uit wolfraam met 3 gew.% rhenium was na 2000 branduren nog volledig gaaf.

800 3 6 98 35

Claims (1)

1. ψ ΡΗΝ 9782 6 Halogeengloeilamp met een vakuumdicht gesloten, glazen lampvat, dat gevuld is met een hroamhoudend inert gas en waarin een wolfraam gloeilichaam is opgesteld, verbonden met in hoofdzaak uit wolfraam bestaande inwendige strcongeleiders die zich vanuit de wand 5 van het lampvat uitstrekken, met het kenmerk, dat de inwendige stroarr geleiders althans aan hun oppervlak bestaan uit wolfraam met tenminste 0,1 gew.% rhenium. 10 15 20 25 30 800 3 6 98 35